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Robot buggy autonome avec Android

Robot buggy autonome avec Android. Fabrice LE BARS. Plan. Introduction Constitution du robot Android IOIO. Introduction. But. Faire un robot buggy capable de suivre une trajectoire définie par des points GPS. Constitution du robot. Plateforme mécanique + moteurs.

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Presentation Transcript

  1. Robot buggy autonome avec Android Fabrice LE BARS

  2. Plan Introduction Constitution du robot Android IOIO

  3. Introduction

  4. But • Faire un robot buggy capable de suivre une trajectoire définie par des points GPS

  5. Constitution du robot

  6. Plateforme mécanique + moteurs • Exemple : buggy radiocommandé Graupner Punisher Crawler 4WDS RTR

  7. Carte de puissance • Permet de contrôler les moteurs par des signaux de commande • Moteurs : tensions et courants élevés provenant des batteries • Signaux de commande : tensions et courants faibles venant directement ou indirectement du PC • Exemples : signaux PWM, I2C

  8. Carte de puissance • Exemple : Robbe Rokraft Signaux de commande PWM, connecteur classique servomoteur Batterie avec connecteur Tamiya Moteurs

  9. Carte de puissance • Exemple : Robbe Rokraft • Fonctionnement • La puissance envoyée aux moteurs (et donc leur vitesse) dépend du signal de commande PWM • PWM = Pulse Width Modulation : modulation en largeur d’impulsion U : tension du PWM (5 V) t : largeur d’impulsion (entre 1 et 2 ms) T : période (20 ms)

  10. ARRET Carte de puissance • Exemple : Robbe Rokraft • Fonctionnement • Correspondance largeur d’impulsion / vitesse de rotation

  11. Servomoteur • Servomoteur = petit moteur + carte de puissance • Commandé par PWM • 2 types de servomoteurs : • Asservis en position : tournent de -40 à +40° par exemple • Asservis en vitesse

  12. Carte d’interface • Relie la partie informatique avec la partie électronique (capteurs, actionneurs) • Partie informatique : intelligence par le biais de programmes sur PC • Partie électronique : capteurs, actionneurs

  13. Carte d’interface • Exemple : carte IOIO pour smartphone/tablette Android • Se branche sur le port USB du smartphone et est contrôlé par des programmes exécutés sur le smartphone • Peut générer des signaux PWM, I2C • Peut générer et lire des signaux numériques • Peut lire des petites tensions (venant de capteurs analogiques tels que des télémètres, odomètres, boussoles...) • …

  14. Carte d’interface • Autres exemples : Cartes Parallax, Pololu, Labjack pour PC

  15. Capteurs • GPS, boussole, caméra…

  16. PC embarqué • Intelligence du robot • Contient les programmes définissant le comportement du robot • Exemple : • Smartphone / tablette • Smartphone Samsung Galaxy S sous Android (avec GPS, boussole, caméras, Wifi déjà intégrés)

  17. PC embarqué • Autres exemples : • EeePC 901 (netbook) • Mini ITX • PC/104 • …

  18. Périphérique de communication • Relie le robot au PC de commande • Exemple : clé Wifi USB, Wifi intégré au smartphone…

  19. Android

  20. Android, un système d’exploitation pour smartphone et tablettes • OS de Google • Basé sur un noyau Linux modifié • Ne contient pas les commandes et outils habituels sous Linux • Est fait pour être programmé en Java sous Eclipse

  21. Android, un système d’exploitation pour smartphone et tablettes • Application Android • Activity : fenêtre décrite par classe Java+fichier XML • Contient une Activity principale : classe correspondant à la fenêtre principale de l’application. Celle-ci peut provoquer l’ouverture d’autres fenêtres • Peut utiliser des services systèmes (LocationManager, SensorsManager…) • AsyncTask : thread • Fragments : petites fenêtres temporaires, boîtes de dialogue

  22. Android, un système d’exploitation pour smartphone et tablettes

  23. Android, un système d’exploitation pour smartphone et tablettes • Hello World • http://developer.android.com/training/basics/firstapp/index.html • Guides de programmation • http://developer.android.com/guide/components/index.html • Documentation • http://developer.android.com/reference/packages.html

  24. IOIO

  25. IOIO • Documentation (à lire en priorité pour savoir comment la brancher) • https://github.com/ytai/ioio/wiki • HelloIOIO • http://www.sparkfun.com/tutorials/280

  26. IOIO • Alimentation dans notre cas • Via BEC de la carte de puissance Rokraft (convertit la tension des batteries en 5V) • Cette alimentation remonte vers le smartphone via le port USB • Entrée sortie-sorties utilisées • 3 PWM : 1 pour les 2 moteurs de traction et propulsion, 1 pour l’essieu directeur avant, 1 pour l’essieu directeur arrière (ce dernier est optionnel)

  27. IOIO USB PWM 5 V 12 V

  28. Modèle d’état du buggy et équations géométriques Buggy : modèle de type voiture Distance entre les trains avant et arrière

  29. Schéma du système pour le suivi de waypoints GPS

  30. Régulation à une orientation voulue grâce à la boussole, à une vitesse arbitraire • La boussole nous donne un angle au Nord en degrés • Régulation à un cap voulu : • Commande bang-bang: on fait tourner le robot à la vitesse de rotation maximale lorsqu’il est tourné dans le mauvais sens par rapport au cap voulu • Proportionnelle à l’erreur autrement : • Attention aux problèmes de modulo : utiliser des sin et cos par exemple

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